Эрнст Август был единственным выжившим сыном Эрнста Августа I от второго брака с Софией Шарлоттой Альбертиной Бранденбург-Байрейтской, дочерью маркграфа Георга Фридриха Карла. Отец предпочитал вести роскошную жизнь, любил охотиться и пренебрегал сыном; он перенёс двор в Эйзенах, а сын воспитывался в Веймаре.
Эрнст Август I умер 19 января 1748 года, когда наследнику было всего 11 лет, поэтому регентами Эрнста Августа II стали Фридрих III Саксен-Гота-Альтенбургский и Франц Иосия Саксен-Кобург-Заальфельдский. Молодой герцог был перевезён в Готу к Фридриху, где получил подобающее воспитание.
В 1755 году Эрнст Август II вступил во владение герцогствами Саксен-Веймар и Саксен-Эйзенах, которыми, как и отец, правил в рамках личной унии. Своего бывшего учителя, рейхсграфа Генриха фон Бюнау, он назначил канцлером. Молодой герцог был болезненным ребёнком, поэтому ему пришлось быстро жениться, чтобы успеть обзавестись наследником.
16 марта 1756 года Эрнст Август II женился в Брауншвейге на Анне Амалии, дочери герцога Карла I Брауншвейг-Вольфенбюттельского. У них было двое детей:
- Карл Август Саксен-Веймар-Эйзенахский (3 сентября 1757 - 14 июня 1828), унаследовавший герцогский титул
- Фридрих Фердинанд Константин (8 сентября 1758 - 6 сентября 1793)
Когда Эрнст Август II скончался, его единственный сын (второй сын родился уже после смерти отца) был ещё ребёнком, поэтому регентом обоих герцогств стала вдова Анна Амалия.